加速器第六章.ppt

第六章 回旋加速器 比利时IBA公司推出新颖的“旋流30”（Cyclone30）型加速器 能量可在15—30MeV范围内连续变化 外束流350—500μA 用于生产11C，13N，15O，18F，67Ga,111In,123I和201Tl等核医学用同位素 外束流发射度5—10πmm—mrad 可同时引出二束束流，供同时生产的两种不同的放射性同位素 采用负离子加速的技术，在加速终了时用碳箔剥离靶将Hˉ 离子转变成质子，引出器外 。 通过调整剥离靶的径向位置可以使离子束的能量在15—30MeV内连续可调，而无需改变主磁场的磁感应强度和加速电场的频率 。 加速器残余放射性活度小。 注入效率可达35%，引出效率接近100% 加速器的磁铁有四个张角为54°—58°（随半径增大）的扇形块 ，采取了加速电极放在谷区内的设计 峰场区磁感应强度为1.7T，谷区为0.12T 磁体重49t，激磁功率7.2kW。 二个加速电极张角为30°，都放在磁谷区，由上下垂直插入谷区内的共振线来支撑，这样的结构具有较小的对地电容，空载时只需用5.5kW的功率就可产生50kV的电压。加速电场的频率为65.5MHz，高频系统的驱动放大器功率为2kW，末级功放的功率为26kW，可提供的束流加速功率为15kW 。 兰州重离子加速系统 这是我国最大的一个等时性回旋加速器系统，它包括一台能量常数K=450的大型分离扇形加速器和一台作为注入器的K=69的扇聚焦等时性回旋加速器。可加速周期表上从碳到氙元素的离子至每核子100MeV（轻离子）或5 MeV/A（重离子），束流强度1010—1012粒子/s，束流能散度510ˉ3，发射度10πmm—mrad。 主加速器的磁铁系统有四个张角52°的直边扇型磁铁组成，每个重500t，由12块低碳钢锻件组成。每台磁铁的气隙为10cm，隙中最高磁感应强度可达1.6T。离子注进磁场的平均半径为ri =1m，引出半径re=3.21m。最高平均磁场Bm=0.99T。上、下磁极表面装有36对调补线圈，其中等时性场的调补线圈25对，局部缺陷补偿线圈5对，另有6对用来补偿注入元件对主磁场的扰动。通过这些线圈垫补之后，实际场分布对于各种加速离子的等时性场的偏差都≤1 10ˉ3。磁铁主磁场的激磁电流4000A，电流稳定度~5 10ˉ3，总功率550kW。调补线圈的激磁电流100—300A，稳定性~1 10ˉ4，总功率110 kW。 主加速器的高频系统包括二个燕式谐振腔，每个腔由一个张角为30?的加速电极，谐振腔的工作频率范围为6—15MHz，每个腔的馈送功率为120kW，加速电极上小半径处的电压幅值Va=220kV，大半径处Va=245kV。可见加速电压随半径逐渐增大。该系统设有频率自动调谐、稳幅和锁相装置。工作时腔的调谐精度 = 5 10ˉ6，振幅稳定度 =5 10ˉ4 ，相位稳定度⊿φ≤1°。 分离扇加速器的真空室是由μ?1.01的316L型不锈钢制成的。最大横宽~10m，最大竖高~4.5m，容积100m3，净重65t，真空室的工作真空为1.310ˉ5Pa(110ˉ7mmHg)，为此配置了一套有效抽速为140 m2/s的抽气系统。它包括8台作为主抽泵的RKP—型低温泵和4台作为辅助泵的TPH—500型涡轮分子泵。 * 第一节 前 言 第二节 经典回旋加速器 第三节 稳相加速器(调频回旋加速器) 第四节 等时性回旋加速器 第五节 回旋加速器的发展概况和实例 第六节 电子回旋加速器 第一节 前 言 劳伦斯（E.O.Lawrence）于1930年提出了回旋加速器的建议。他设想用磁场使带电粒子沿圆弧轨道旋转，多次反复地通过高频加速电场，甚至达到高能量。 回旋加速器所达到的能量超过了当时其他加速器的能量。回旋加速器创造的加速方式奠定了人们日后发展各种高能粒子加速器的基础。 按照劳伦斯的原理建造了一批所谓经典的回旋加速器 ，最大的几台可产生44MeV的α粒子或22MeV的质子 相对论引起的矛盾和限制，经典加速器的能量难以超过每核子二十几兆电子伏的范围 为突破回旋加速器极限能量的限制，前面已经提供一种调频回旋加速器的思路。在这种调频回旋加速器中，粒子能量不断提高，回旋频率不断降低时，同步降低加速电场的频率，使得以满足，从而使加速得以持续。 稳相加速器(调频回旋加速器) ：他们马上将原拟用来建造回旋加速器的直径为184英寸的磁铁改用于调频回旋加速器。该加速器于1946年11月建成。由于这种加速器是基于自动稳相原理建成的，因此习惯上又称为“稳相加速器”，较早的时候也有称为“同步回旋加速器”的，意指它是满足同步条件（谐振条件）的回旋加速器。最高能量的稳相加